(57)【要約】【課題】  帯電装置と被帯電物との間隙での放電によって発生する窒素酸化物およびオゾンの発生量を低減する方法および装置を提供することである。【解決手段】  少なくとも帯電装置と被帯電物との間隙に大気中と比較して低酸素濃度の空気を供給し、当該間隙での放電によって発生する窒素酸化物およびオゾンの発生量を低減することを特徴とする窒素酸化物およびオゾンの発生量低減方法である。この方法は、空気供給装置と、この空気供給装置から供給された空気を酸素富化膜に通して高酸素濃度の空気と低酸素濃度の空気に分離する分離装置と、この分離装置から得られた低酸素濃度の空気を少なくとも帯電装置と被帯電物との間隙に導くためのダクトとを備えたことを特徴とする窒素酸化物およびオゾンの発生量低減装置に好適に用いることができる。【選択図】図１
2006017846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも帯電装置と被帯電物との間隙に大気中と比較して低酸素濃度の空気を供給し、当該間隙での放電によって発生する窒素酸化物およびオゾンの発生量を低減することを特徴とする窒素酸化物およびオゾンの発生量低減方法。
【請求項２】
前記低酸素濃度の空気が、酸素富化膜を通して大気中と比較して酸素濃度を低減した空気である請求項１記載の窒素酸化物およびオゾンの発生量低減方法。
【請求項３】
前記低酸素濃度の空気が、空気に窒素を混合して得られる請求項１記載の窒素酸化物およびオゾンの発生量低減方法。
【請求項４】
少なくとも帯電装置と被帯電物との間隙に大気中と比較して低酸素濃度の空気を供給し、この低酸素濃度の空気雰囲気下で放電を行うことを特徴とする帯電方法。
【請求項５】
空気供給装置と、この空気供給装置から供給された空気を酸素富化膜に通して高酸素濃度の空気と低酸素濃度の空気に分離する分離装置と、この分離装置から得られた低酸素濃度の空気を少なくとも帯電装置と被帯電物との間隙に導くためのダクトとを備えたことを特徴とする窒素酸化物およびオゾンの発生量低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体等の被帯電体を、帯電装置の放電により帯電させる際に生じる、窒素酸化物およびオゾンの発生量低減方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、被帯電体である感光体の表面を帯電させた後、レーザ等により露光して静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、さらにこのトナー像を紙などの被転写体に転写、定着することで高品質な画像を得ている。
【０００３】
ここで上記帯電の際には、線状の放電部材を備えたコロトロン、ローラ状の放電部材を備えた帯電ローラなどの帯電装置が用いられる。前記コロトロンによる帯電は、コロナ放電によるものであり、前記帯電ローラによる帯電は、ローラと感光体との接触部分からの電荷注入よりも、この接触部分の微小な間隙で生じる放電により、感光体表面を帯電させる。
【０００４】
前記放電は、感光体表面を所定の帯電量で帯電させるため、通常、過剰な電流・電圧で行われる。このため、これらの帯電装置周辺、特に帯電装置と感光体との間隙で、多量の窒素酸化物（ＮＯX）およびオゾン（Ｏ3）が発生する。このＮＯX、Ｏ3は、感光体表面や帯電装置を酸化させ、感光体の感度や帯電機能を低下させる問題がある。さらに、吸入による人体への悪影響や、大気中への拡散による環境への悪影響の問題がある。
【０００５】
一般に、帯電装置周辺で発生したＮＯX、Ｏ3を除去する方法としては、画像形成装置内に設けられたＮＯX、Ｏ3吸着フィルターなどに、これらを吸着させて装置外部への拡散を防止している。しかしながら、上記吸着フィルターは経時的に劣化するため、フィルターの定期的な取り替えが必要となり、メンテナンス費用がアップする問題がある。また交換を忘れることによる人体への悪影響や、大気中への拡散による環境への悪影響が懸念される。
【０００６】
一方、特許文献１には、電子放出素子と、この電子放出素子を取り囲むシールドからなる負イオン生成空間部と、この空間部に酸素富化膜を通して得られる高酸素濃度の空気を導入する手段とを含む、特定の帯電装置が記載されている。
【０００７】
この帯電装置による帯電方法は、コロナ放電により負イオンを生成するのではなく、前記電子放出素子から電子を放出し、この電子を前記空気に付着させて負イオンを発生させる。これにより、コロナ放電のように反応活性なラジカルが発生しないため、ＮＯX、Ｏ3は発生しないとされている。しかしながら、放電による帯電と比較して、所定の帯電量が得られ難いおそれがある。
【特許文献１】特開２００１−３３１０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、帯電装置と被帯電物との間隙での放電によって発生する窒素酸化物およびオゾンの発生量を低減する方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、少なくとも帯電装置と被帯電物との間隙に、大気中と比較して低酸素濃度の空気を供給することで、過剰な電流・電圧を放電して帯電を行う場合であっても、ＮＯX、Ｏ3の発生が低減できるため、長期にわたりＮＯX、Ｏ3による被帯電体や帯電装置の劣化を抑制できるという新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明における窒素酸化物およびオゾンの発生量低減方法は、以下の構成からなる。
（１）少なくとも帯電装置と被帯電物との間隙に大気中と比較して低酸素濃度の空気を供給し、当該間隙での放電によって発生する窒素酸化物およびオゾンの発生量を低減することを特徴とする窒素酸化物およびオゾンの発生量低減方法。
【００１１】
（２）前記低酸素濃度の空気が、酸素富化膜を通して大気中と比較して酸素濃度を低減した空気である前記（１）記載の窒素酸化物およびオゾンの発生量低減方法。
【００１２】
（３）前記低酸素濃度の空気が、空気に窒素を混合して得られる前記（１）記載の窒素酸化物およびオゾンの発生量低減方法。
【００１３】
また、本発明における帯電方法は、少なくとも帯電装置と被帯電物との間隙に大気中と比較して低酸素濃度の空気を供給し、この低酸素濃度の空気雰囲気下で放電を行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明における窒素酸化物およびオゾンの発生量低減装置は、空気供給装置と、この空気供給装置から供給された空気を酸素富化膜に通して高酸素濃度の空気と低酸素濃度の空気に分離する分離装置と、この分離装置から得られた低酸素濃度の空気を少なくとも帯電装置と被帯電物との間隙に導くためのダクトとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記（１）によれば、ＮＯX、Ｏ3の発生量を低減できるため、ＮＯX、Ｏ3による被帯電体や帯電装置の劣化を長期にわたり抑制でき、かつ吸入・大気中への拡散による人体・環境への問題が低減されるという効果がある。
【００１６】
上記（２）、（３）によれば、簡単に低酸素濃度の空気を調製することができる。
【００１７】
本発明における帯電方法によれば、過剰な電流・電圧を放電して帯電を行う場合であっても、ＮＯX、Ｏ3の発生量を低減することができる。
【００１８】
本発明における窒素酸化物およびオゾンの発生量低減装置によれば、確実にＮＯX、Ｏ3の発生量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のＮＯX、Ｏ3の発生量低減方法、帯電方法および装置について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、画像形成装置に適用した場合の、本発明の一実施形態を示す概略説明図であり、図２は、本発明の分離装置の一実施形態を示す部分拡大断面図である。図１，２に示すように、本発明のＮＯX、Ｏ3の発生量低減装置は、コンプレッサー１（空気供給装置）の空気供給口（図示せず）と、分離装置２０の一端２３ａとがパイプ５で連結され、この分離装置２０の他端２３ｂは、ダクト６と連結している。さらに、帯電ローラ３（帯電装置）と感光体４（被帯電物）との間隙付近には、ガス捕集用チューブ８のガス吸込み口が、ダクト６を貫通して設けられている。このガス捕集用チューブ８の他端は、ＮＯX、Ｏ3の発生量を監視するためのガス（ＮＯX、Ｏ3）濃度測定装置７に接続されている。また、ＮＯX、Ｏ3の吸着フィルターが、帯電ローラ３と感光体４との間隙付近に設けられている（図示せず）。
【００２０】
前記コンプレッサー１は、空気を所定の流量で分離装置２０に圧送できるものがよい。具体的には、前記流量は、０．１〜０．２９ｍ3／時間であるのがよい。前記流量が０．１ｍ3／時間未満であると、分離装置２０に所定の空気量を供給しにくくなる。また、流量が０．２９ｍ3／時間より多いと、分離装置２０が、空気中の酸素を分離しにくくなる。
【００２１】
前記分離装置２０は、容器２５の内部に多数の中空糸膜２１（酸素富化膜）を充填している。この中空糸膜２１は両端を束ねられ、この束ねられた両端は、シーラー２２，２２でシールされている。この分離装置２０の一端２３ａには、前記コンプレッサー１から圧送された空気が、パイプ５を通して供給される。ついで、この空気が前記中空糸膜２１の内部へと圧送されると、中空糸膜２１の側面からは、高酸素濃度の空気が透過する。この高酸素濃度の空気は、分離装置２０の他端２３ｂ側に設けられたガス排出口２４から系外へ排出される。一方、中空糸膜２１の内部から得られた低酸素濃度の空気は、分離装置２０の他端２３ｂと連結したダクト６へ供給される。
【００２２】
前記コンプレッサー１から分離装置２０へ供給される空気の圧力は、０．７〜１．０ＭＰａであるのがよい。前記圧力が、１．０ＭＰａより高い場合には、中空糸膜２１が破裂するおそれがある。また、０．７ＭＰａより低い場合には、所定の低酸素濃度の空気が得られないおそれがある。
【００２３】
分離装置２０からダクト６へ供給される低酸素濃度の空気流量は、０．１〜０．３ｍ3／時間であるのがよい。これにより、過剰な電流・電圧で放電した場合であっても、ＮＯX、Ｏ3の発生を低減することができる。
【００２４】
前記酸素富化膜は、窒素より酸素を透過しやすい性質を有している。これにより、前記分離装置２０は、コンプレッサー１から供給された空気を高酸素濃度の空気と低酸素濃度の空気に分離することができる。この酸素富化膜は、例えばポリイミド、シリコーン樹脂などから形成されたもの等が挙げられる。前記酸素富化膜としては、例えば永柳工業社製の商品名「ナガセップ」等が挙げられる。
【００２５】
本発明における酸素富化膜としては、例えば酸素富化機能を有する中空糸膜が挙げられる。この中空糸膜は、分離装置２０内に多数束ねた状態で設けることができる。これにより、空気との接触面積が平面状の酸素富化膜に対して大きくなり、高い分離能力が得られる。
【００２６】
空気（大気）の組成は、窒素７８％、酸素２１％およびその他（アルゴン、二酸化炭素、ネオン、ヘリウム）１％から構成されている。本発明における低酸素濃度の空気は、この低酸素濃度空気中の酸素濃度が、大気中の酸素量１００質量％に対して、６０質量％以下（大気１００質量％に対しては、１２．６質量％以下）、好ましくは２５〜５５質量％であるのがよい。前記酸素濃度が６０質量％より多いと、過剰な電流・電圧で放電した場合には、ＮＯX、Ｏ3の発生を低減しにくくなる。なお、前記低酸素濃度の空気中の酸素濃度は、分離装置２０から得られた低酸素濃度の空気に大気を混合して、上記範囲となるように調整してもよい。
前記低酸素濃度の空気中の酸素濃度は、ガス分析計（堀場製作所社製の商品名「ポータブルガス分析計ＰＧ−２００」）等を用いて、ジルコニア法またはガルバニ電池法から求めることができる。
【００２７】
前記ダクト６は、帯電ローラ３を包含し、かつ分離装置２０から得られた低酸素濃度の空気を帯電ローラ３と感光体４との間隙に導くことができるよう、感光体４の方向に開口している。これにより、確実に低酸素濃度の空気雰囲気下で放電を行うことができる。
なお、本発明におけるダクトは、分離装置から得られた低酸素濃度の空気を、少なくとも帯電装置と被帯電物との間隙に導くことができる形状であれば特に限定されるものではなく、例えばフレキシブルなチューブ、パイプ等が挙げられる。
【００２８】
本発明のＮＯX、Ｏ3の発生量低減装置に使用することができる帯電装置としては、特に限定されるものではなく、ローラ状の放電部材を備えた帯電ローラ３の他、例えば線状の放電部材を備えたコロトロンなどが挙げられる。
【００２９】
前記パイプ５は、特に限定されるものではないが、本発明のＮＯX、Ｏ3の発生量低減装置の設計を制限しないうえで、フレキシブルなものが好ましい。
【００３０】
なお、本発明における低酸素濃度の空気の調製方法は、前述した空気を酸素富化膜に通して酸素濃度を低減する方法の他、空気に（液体）窒素を混合して調製してもよい。
【００３１】
また、本発明における空気供給装置は、コンプレッサー１による圧送に代えて、ダクト６の開口部から、低酸素濃度の気体を吸引する装置であってもよい。具体例としては、減圧ポンプなどが挙げられる。
【００３２】
次に、本発明のＮＯX、Ｏ3の発生量低減装置の使用方法ついて説明する。まず、コンプレッサー１から、所定流量の空気が矢印方向に沿って分離装置２０に圧送される。圧送された空気は、この分離装置２０によって、高酸素濃度の空気と低酸素濃度の空気とに分離される。前記高酸素濃度の空気は、分離装置２０の他端２３ｂ側に設けられたガス排出口２４から系外に排出される。
【００３３】
一方、前記低酸素濃度の空気は、分離装置２０の他端２３ｂから矢印方向に沿って、ダクト６へ供給される。ついで、このダクト６の内部の大気が、前記低酸素濃度の空気で置換され、さらに帯電ローラ３と感光体４との微小な間隙が、この低酸素濃度の空気で満たされた雰囲気下で放電する。これにより、ＮＯX、Ｏ3の発生を低減することができると共に、装置内に設けられたＮＯX、Ｏ3の吸着フィルターが経時的に劣化するのを抑制できる。また、この吸着フィルターの長寿命化、薄膜化、あるいは装置から前記吸着フィルターをなくすことができる。
【００３４】
次に実施例および比較例を挙げて本発明のＮＯX、Ｏ3の発生量低減装置について説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３５】
ＮＯX、Ｏ3の発生量低減装置を図１に示した状態で用いた。なお、分離装置２０は、多数のポリイミド製中空糸膜を容器内に搭載した、宇部興産社製の商品名「ＮＭ−Ｂ０１Ａ」を用いた。この分離装置２０を流量０．１９ｍ3／時間で使用し、低酸素濃度の空気（大気中の酸素量１００質量％に対して２５質量％）を得た。ついで、この低酸素濃度の空気と、大気とを混合し、大気中の酸素量１００質量％に対して５０質量％した空気を、帯電ローラ３と感光体４との間隙に流量０．２９ｍ3／時間で供給した。ついで、この雰囲気下で、感光体４を帯電ローラ３に１８０μＡの定電流を印加して感光体４の表面電位が４００Ｖとなるように帯電し、この状態で感光体４と帯電ローラ３を駆動回転した。駆動開始から駆動時間６００分までのＮＯX、Ｏ3の発生量およびこの感光体４の電位変化を測定した。これらの結果を図３、４に示した。
なお、ガス濃度測定装置７として、ＮＯXの発生量は、堀場製作所社製の商品名「ポータブルガス分析計ＰＧ−２００」、Ｏ3の発生量は、セキエレクトロニクス社製の商品名「ＳＯＺ−３００１」をそれぞれ用いて測定した。また、上記帯電ローラ３は、導電性ゴムがエピクロルヒドリンゴム製であり、外径が１２ｍｍで体積抵抗が１０6Ω・ｍのものを用い、感光体４は、アモルファスシリコン製であり、外径が３０ｍｍで光導電層の膜厚が１５μｍのものを用いた。
【００３６】
［比較例１］
帯電ローラ３と感光体４との間隙に、低酸素濃度の空気に代えて大気を供給した以外は、実施例１と同様にして、ＮＯX、Ｏ3の発生量および感光体の電位変化について測定した。これらの結果を図３、４に示した。
【００３７】
図３、４から、本発明の帯電装置では、比較例１に対して、ＮＯX、Ｏ3の発生量が低減しているのがわかる。さらに、感光体の電位変化は、ほとんど生じず、感光体の劣化が抑制されているのがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のＮＯX、Ｏ3の発生量低減装置の一実施形態を示す概略説明図である。
【図２】本発明の分離装置の一実施形態を示す部分拡大断面図である。
【図３】実施例１および比較例１のＮＯX、Ｏ3の発生量を示すグラフである。
【図４】実施例１および比較例１の感光体の電位変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１    コンプレッサー
３    帯電ローラ
４    感光体
５    パイプ
６    ダクト
７    ガス濃度測定装置
８    ガス捕集用チューブ
２０  分離装置
２１  中空糸膜
２２  シーラー
２４  ガス排出口
【図１】
2006017846.tif 000003
【図２】
2006017846.tif 000004
【図３】
2006017846.tif 000005
【図４】
2006017846.tif 000006